我們知道，用C、C++、Java等高級編程語言寫的程序，最終都要經過編譯鏈接成本機可執行的程序。這個可執行程序究竟是什么呢？
在Linux上，我們可以用objdump命令很方便地查看一個可執行程序的機器碼。
好，現在從一個簡單的示例開始，說一說怎么理解機器碼。
我們編一個簡單的c程序，如下：
#include <stdio.h>
void f1()
{
int i;
for(i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d\n", i);
}
}
int main()
{
printf("start\n");
f1();
printf("end\n");
return 0;
}
Makefile的內容如下：
all : test.c
gcc -o test test.c
gcc -S test.c
objdump -D test > dumpresult.txt
clean :
rm test test.s dumpresult.txt
程序很簡單，我們就不去關心運行結果了。
首先看生成的test.s，里面main的匯編代碼為：
main:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
andl $-16, %esp
subl $16, %esp
movl $.LC1, (%esp)
call puts
call f1
movl $.LC2, (%esp)
call puts
movl $0, %eax
leave
ret
函數f1的匯編代碼為：
f1:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl $40, %esp
movl $0, -12(%ebp)
jmp .L2
.L3:
movl $.LC0, %eax
movl -12(%ebp), %edx
movl %edx, 4(%esp)
movl %eax, (%esp)
call printf
addl $1, -12(%ebp)
.L2:
cmpl $9, -12(%ebp)
jle .L3
leave
ret
其實作者在寫本文的時候，匯編方面相關的基礎素養也不高，免強看得懂啦。看這匯編代碼確實讓人暈得很哈，不像C程序代碼那樣接近人的思維。
這里的匯編代碼是AT&T語法的，跟部分學校里面開設的匯編課程中所采用的intel語法是不一樣的。以intel語法中有mov指令為例，它在AT&T中可能對應movl，而且操作數的方法不一樣，intel的是第一個操作數是目的操作數，第二個是源操作數，而AT&T的剛好相反。這里就簡單提一點，有興趣的請谷歌找詳細內容。
這里看過匯編代碼之后，再下層就是機器碼了，讓我們一步一步揭開其真實面紗。
在Makefile中，我們通過objdump命令將生成的可執行程序進行了反匯編，生成的結果在dumpresult.txt文件中。我們在這個文件中找到咱們main函數，如下：
08048423 <main>: 8048423: 55 push %ebp 8048424: 89 e5 mov %esp,%ebp 8048426: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp 8048429: 83 ec 10 sub $0x10,%esp 804842c: c7 04 24 14 85 04 08 movl $0x8048514,(%esp) 8048433: e8 ec fe ff ff call 8048324 <puts@plt> 8048438: e8 b7 ff ff ff call 80483f4 <f1> 804843d: c7 04 24 1a 85 04 08 movl $0x804851a,(%esp) 8048444: e8 db fe ff ff call 8048324 <puts@plt> 8048449: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 804844e: c9 leave 804844f: c3 ret
而f1函數的反匯編如下：
080483f4 <f1>: 80483f4: 55 push %ebp 80483f5: 89 e5 mov %esp,%ebp 80483f7: 83 ec 28 sub $0x28,%esp 80483fa: c7 45 f4 00 00 00 00 movl $0x0,-0xc(%ebp) 8048401: eb 18 jmp 804841b <f1+0x27> 8048403: b8 10 85 04 08 mov $0x8048510,%eax 8048408: 8b 55 f4 mov -0xc(%ebp),%edx 804840b: 89 54 24 04 mov %edx,0x4(%esp) 804840f: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 8048412: e8 fd fe ff ff call 8048314 <printf@plt> 8048417: 83 45 f4 01 addl $0x1,-0xc(%ebp) 804841b: 83 7d f4 09 cmpl $0x9,-0xc(%ebp) 804841f: 7e e2 jle 8048403 <f1+0xf> 8048421: c9 leave 8048422: c3 ret
值得說明的是，在test這個可執行程序中，咱們可以用諸如ghex這樣的十六進制查看軟件進行查看。如在main的起點，它的數據是55 89 e5 83 e4 f0 83 ec 10……這樣的數值，如下：
這就是機器碼，只有機器知道是什么意思，要人來看，估計搞一上午也不定能看懂幾行。但咱們的目標是理解它，是要知道為什么f1函數中80483f5行的mov %esp, %ebp是89 e5，而804840f 行的mov %eax,(%esp)卻是89 04 24了呢？為什么同樣是mov指令，有的以89開頭，有的以b8開頭，有的以8b開頭，等等。
這得說，這就是人家這樣定義的。我在最前面忘了說了，我的電腦CPU是Intel® Celero® E1500的，簡單點就是intel32位的。要找到這些機器碼為什么是這樣的，得從http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html上找人家的手冊。請在名為“Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Combined Volumes:1, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, and 3C”的這個鏈接上下載相應的手冊，這個上面就說人這些機器碼是怎么定義得來的。這個文檔有3020頁，暈菜了。
為了快速找到答案，我們直接看第Vol2A 2.1頁，講指令格式的，截圖如下：
手冊上對這樣的格式的說明，大意是，一條機器碼，Opcode是必須的，其它五個域都是可選的。在本文中所舉的例子中大部分都是沒有第一個域的，所以這里就不提第一個域了。而第二個域，opcode，是每條指令都有的，它是用哈夫曼算法進行編碼的，所以域的長度分為1 2 3字節不等。而這每種編碼究竟對應什么指令呢，這個請參考手冊上第二卷相關章節的描述。
以mov指令為例，對mov指令機器碼的定義在Vol.2B 4-29頁，部分截圖如下：
可以看出，就光一個mov指令，針對被操作對象的不同也分不同的機器碼。所以在本示例情況下，以89開頭的機器碼，表示Move r32 to r/m32。
但以mov %esp, %ebp（89 e5）和mov %eax,(%esp)（89 04 24）又是怎么個原理呢？這就得看第三個域ModR/M了，即是對比e5與04的區別。ModR/M分為三個字段，它將一個8比特的字節按2：3：3分開，Mod和R/M域結合着表示指令操作數的尋址方式，Reg部分表示要用到的寄存器。要理解這三個域的意思，得結合Vol.2A 2-5頁的表2-2來看了，截圖如下：
我們將十六進制的e5和04按比特位2：3：3分開，它們所表示的數分別是（11 100 101：3、4、5）和（00 000 100：0、0、4）。對照上表，Mod為11，R/M為101，Reg為100所對應的剛好是E5。而表中E5在r32下所表示的意思是將ESP中的值移到EBP中去。由此反匯編出了mov %esp, %ebp。同理04所表示的意思是將EAX中的值移到某個地方，下面的注釋說詳情請見SIB域，也就是要在04后面所跟的24上找答案了。
SIB占一個字節，它所有取值所對應的意思可以在Vol2A 2-6頁的表2-3中找到，如下：
我們將十六進制的24按2：3：3分開，它所表示的數是（00100100：0、4、4）。對照上表，Scale為00，Index為100，Base為100，剛好對應的值是24，它所表示的意思是數據不做任何處理直接存放在ESP寄存器中。這就反匯編出了mov %eax,(%esp)指令。
好了，其它的機器碼也是按同樣的思路去理解。怎么樣，有了官方的手冊，理解起來容易多了吧。